KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.12
no.6
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pp.275-284
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2023
Virtual reality simulations are used for education and training in various fields, and are especially widely used in the medical field recently. The education/training simulator consists of tactile/force feedback generation and image/sound output hardware that provides a sense similar to a doctor's treatment of a real patient using real surgical tools, and software that produces realistic images and tactile feedback. Existing simulators are complicated and expensive because they have to use various types of hardware to simulate various surgical instruments used during surgery. In this paper, we propose a dental surgical simulation system using a force feedback device and a morphable haptic controller. Haptic hardware determines whether the surgical tool collides with the surgical site and provides a sense of resistance and vibration. In particular, haptic controllers that can be deformed, such as length changes and bending, can express various senses felt depending on the shape of various surgical tools. When the user manipulates the haptic feedback device, events such as movement of the haptic feedback device or button clicks are delivered to the simulation system, resulting in interaction between dental surgical tools and oral internal models, and thus haptic feedback is delivered to the haptic feedback device. Using these basic techniques, we provide a realistic training experience of impacted wisdom tooth extraction surgery, a representative dental surgery technique, in a virtual environment represented by sophisticated three-dimensional models.
In general, the presence of non-selective intercrystalline (grain boundary) defects in polycrystalline metal-organic framework (MOF) or zeolite membranes, which are known to be ca. 1 nm in size, causes lower membrane performance (selectivity) than the intrinsically expected. In this study we show that applying a thin polymeric coating of polydimethylsiloxane (PDMS) on a polycrystalline MOF membrane is effective to cap the non-selective intercrystalline defects and therefore improve membrane performance. To demonstrate the concept, first, polycrystalline UiO-66, one of Zr-based MOFs, membranes were prepared by an in-situ solvothermal growth. By controlling membrane growth condition with respect to growth temperature, we were able to obtain polycrystalline UiO-66 membranes at 150 ℃ with intercrystalline defects of which the quantity is not significant, so it can be plugged by the suggested PDMS deposition. Second, their performances were compared before and after the PDMS deposition. As expected, the PDMS deposition ended up with a noticeable increase in CO2/N2 ideal selectivity from 6 to 14, indicating successful intercrystalline defect plugging. However, the enhancement in CO2/N2 selectivity was accompanied by a significant reduction in CO2 permeance from 5700 to 33 GPU because the PDMS deposition not only plugs defects but also forms a continuous coating on membrane surface, adding an additional transport resistance.
Laboratory model test with soft silty ground (ML) and polluted silty ground with wastewater and factory waste oil ($ML_p$) was conducted and the applicability of changes of bearing capacity from the increase of pollutants was compared and analyzed with existing findings. As silty ground polluted with wastewater and factory waste oil had increased contents of pollutants, plasticization of ground was fostered compared to soft silt ground due to the influence of pollutants, and characteristics of ground strength decreased. Critical surcharge value of soft silty ground $q_{cr}=4.14c_u$, ultimate bearing capacity value $q_{ult}=9.53c_u$, critical surcharge value of silty ground polluted with wastewater and factory waste oil $q_{cr}=1.78c_u$ and ultimate bearing capacity value $q_{ult}=4.39c_u$. Critical surcharge and ultimate bearing capacity of silty ground polluted with wastewater and factory waste oil were less than those of soft silty ground. It meant that shearing resistance due to the increase of pollutants decreased and rather a smaller value was obtained.
Poly-lactic acid (PLA) is the most promising polymer in additive manufacturing as an alternative to acrylonitrile butadiene styrene (ABS). Since it is produced from renewable resources such as corn starch and sugar beets, it is also biocompatible and biodegradable. However, PLA has a couple of issues that limit its use. First, it has a comparatively low glass transition temperature of around 60 ℃, such that it exhibits low thermal resistance. Second, PLA has low impact strength because it is brittle. Due to these problems, scientists have found methods to improve the crystallinity and ductility of PLA. Polyethylene glycol (PEG) is one of the most studied plasticizers for PLA to give it chain mobility. However, the blend of PLA and PEG becomes unstable, and phase separation occurs even at room temperature as PEG is self-crystallized. Thus, it is necessary to investigate the optimal mixing ratio of PLA-PEG at the molecular scale. In this study, molecular dynamics will be conducted with various ratios of L-type PLA (PLLA) or DL-type PLA-PEG (PDLA-PEG) systems by using BIOVIA Materials Studio.
Kim, Young-Ki;Lee, Yu-Jeong;Kim, In-Tae;Han, Dong-Yeop
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.23
no.4
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pp.337-348
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2023
The central objective of this study is to curtail the leakage of mortar or cement paste, often resultant of ill-constructed formwork, by implementing thixotropy in the formulation of high-fluidity, standard-strength concrete. When such concrete is utilized in smaller scale construction projects, instances of formwork gaps due to suboptimal construction precision may lead to significant leakage of mortar and paste, a problem not typically encountered with traditional slump-flow concrete. In this investigation, Polyvinyl Alcohol(PVA) and borax are incorporated into the concrete mixture to induce thixotropy. The experimental design includes varying methodologies for integrating PVA and borax, while assessing alterations in diverse concrete performances, including thixotropy and leakage reduction potential that simulates formwork gap conditions. Under the experimental conditions defined within this study, it was found that replacing, rather than merely adding PVA and borax, aids in averting water addition via suspensions. This approach yielded promising results in terms of concrete properties and proved efficacious in stemming leakage in concrete possessing sufficient thixotropy. Notably, when a 6% PVA suspension was substituted, a significant reduction in leakage was observed. Consequently, it is projected that construction quality can be ensured, even with lower precision formwork, by applying thixotropy to concrete through the use of PVA and borax.
Kim, Sung Bae;Kim, Jang-Ho Jay;Choi, Hong-Shick;Heo, Gweon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.2A
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pp.169-176
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2010
Generally, poly-urea is widely used as waterproof coating material due to its superior adhesiveness, elongation capacity, and permeability resistance. In addition, it can be quickly and easily applied on structure surfaces using spray application. Since it hardens in about 30 seconds after application, its construction efficiency is very high and its usage as a special functional material is also excellent. However, currently, poly-urea is mostly used as waterproof coating material and the researches on its usage as a retrofitting material is lacking at best. Therefore, basic studies on the use of poly-urea as a general structural retrofitting material are needed urgently. The objective of this study is to develop most optimum poly-urea composition for structure retrofitting purpose. Moreover, the structural strengthening capacity of the developed poly-urea is evaluated through flexural capacity experiments on RC beams and RC slabs. From the results of the flexural test of poly-urea strengthened RC beam and slab specimens, the poly-urea and concrete specimen showed monolithic behavior where ductility and ultimate strength of the poly-urea strengthened specimen showed slight increase. However, the doubly reinforced specimens with FRP sheet and poly-urea showed lower capacity than that of the specimen reinforced only with FRP sheet.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.1A
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pp.11-19
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2006
In this study ship collision risk analysis is performed to determine the design vessel for collision impact analysis of suspension bridge. Method II in AASHTO LRFD bridge design specifications which is a more complicated probability based analysis procedure is used to select the design vessel for collision impact. From the assessment of ship collision risk for each bridge pier exposed to ship collision, the design impact lateral strength of bridge pier is determined. The analysis procedure is an iterative process in which a trial impact resistance is selected for a bridge component and a computed annual frequency of collapse(AF) is compared to the acceptance criterion, and revisions to the analysis variables are made as necessary to achieve compliance. The acceptance criterion is allocated to each pier using allocation weights based on the previous predictions. This AF allocation method is compared to the pylon concentration allocation method to obtain safety and economy in results. This method seems to be more reasonable than the pylon concentration allocation method because AF allocation by weights takes the design parameter characteristics quantitatively into consideration although the pylon concentration allocation method brings more economical results when the overestimated design collision strength of piers compared to the strength of pylon is moderately modified. The design vessel for each pier corresponding with the design impact lateral strength obtained from the ship collision risk assessment is then selected. The design impact lateral strength can vary greatly among the components of the same bridge, depending upon the waterway geometry, available water depth, bridge geometry, and vessel traffic characteristics. Therefore more researches on the allocation model of AF and the selection of design vessel are required.
Inae Jeong;Taesang Son;Sang-myeong Jun;Hyun-Jung Chung;Ok-Kyung Kim
Journal of Nutrition and Health
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v.56
no.5
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pp.469-482
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2023
Purpose: Obesity has emerged as a critical global public health concern as it is associated with and increases susceptibility to various diseases. This condition is characterized by the excessive enlargement of adipose tissue, primarily stemming from an inequity between energy intake and expenditure. The purpose of this study was to investigate the potential of sweet pumpkin powder in mitigating obesity and metabolic disorders in leptin-deficient obese (ob/ob) mice and to compare the effects of raw sweet pumpkin powder (HNSP01) and heat-treated sweet pumpkin powder (HNSP02). Methods: Leptin-deficient obese mice were fed a diet containing 10% HNSP01 and another containing 10% HNSP02 for 6 weeks. Results: The supplementation of ob/ob mice with HNSP01 and HNSP02 resulted in decreased body weight gain, reduced adipose tissue weight, and a smaller size of lipid droplets in the adipose tissue and liver. Furthermore, the ob/ob-HNSP01 and ob/ob-HNSP02 supplemented groups exhibited lower levels of triglycerides, total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, fasting blood glucose, and insulin, as well as a reduced atherogenic index in comparison with the control group. Molecular analysis also demonstrated that the intake of HNSP01 and HNSP02 resulted in a diminished activation of factors associated with fatty acid synthesis, including acetyl-CoA carboxylase and fatty acid synthase, while concurrently enhancing factors associated with lipolysis, including adipose triglyceride lipase and hormone-sensitive lipase, in the adipose tissue. Conclusion: Taken together, these findings collectively demonstrate the potential of sweet pumpkin powder as a functional food ingredient with therapeutic properties against obesity and its associated metabolic disorders, such as insulin resistance and dyslipidemia.
In this study, in order to improve the lifespan of parts made of manganese steel, manganese steel was cast by varying the amount of Ti added to the steel. In order to confirm the characteristics of the cast material, processing characteristics including tensile and surface characteristics and bearing ratio were investigated. It was confirmed that when the amount of Ti added to high manganese steel exceeds 0.5%, the strength of the alloy is improved due to grain refinement, and fine carbides are formed inside the steel. This results in increased resistance to surface wear compared to the alloy with only Mn added. There was no significant difference in the increase in tensile strength as the Ti content in manganese steel was increased. However, inclusion of Ti showed a small but greater effect on wear resistance compared to Mn, and the size and the distribution of carbides become coarse depending on the Ti content. and was evenly distributed. It was confirmed that the strength and surface properties of manganese steel can be improved by the addition of Ti to improve the lifespan of parts made with this steel. It was found that Ti is effective in developing materials with excellent wear resistance due to refinement of dendrite crystal grains. In the samples where Ti was added, the carbide appears to increase the resistance to surface roughness, and due to the nature of Mn steel, surface hardening begins to occur, which appears to extend the life.
Soil compaction is one of the major problems facing modern agriculture. Overuse of machinery, intensive cropping, short crop rotations, intensive grazing and inappropriate soil management leads to compaction. This study was carried out evaluate of the effects soil texture and different compaction levels within the soil profile on the soybean root growth and productivity. The soybean plants were grown in $21cm{\o}{\times}30cm$ cylinder pots using three different soil textures (clay, fine loamy and coarse loamy) compacted at different compaction levels (1.25, 1.50, 1.75, and 2.00 MPa). Results revealed that soybean development is more sensitive on penetration resistance, irrespective of soil type. Soybean yield and root weight density significantly decreases with increasing levels of soil compaction in both clayey and fine loamy soils, but not in coarse loamy soil. The highest root weight density was recorded in coarse loamy soils, followed by fine loamy and clay soils, in descending order. The root growth by soil compaction levels started to decline from 1.16, 1.28 and 1.60 MPa for clay, fine loamy and coarse loamy soils. Soybean production in the field experiment decreased about 30% at compacted sub-soils compared to undisturbed soils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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